métro grand paris express ligne 15 sud-ouest tronçon pont de … · 2015. 4. 2. · comportement...
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Métro Grand Paris Express ligne 15 sud-ouesttronçon Pont de Sèvres - Villejuif.
Les contraintes géotechniques et les premiers résultats du puits d’essais à Arcueil Cachan
Christophe JASSIONNESSEGEOS
JOURNEE TECHNIQUE: CHANTIERS LINEAIRES SOUTERRAINS EN SITE URBAIN
Influence de la géologie / géotechnique sur la conception et la réalisation des ouvrages
Vincente FLUTEAUXSociété du Grand Paris
Hervé LE BISSONNAISTERRASOL
26 mars 2015
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Introduction
Le projet du grand Paris Express :
Présentation du projet du Grand Paris Express 200 kilomètres, 72 gares :- Des correspondances avec les lignes
existantes (tram, métro, transilien, RER),- Connexion avec les aéroports,- Connexion avec les gares TGV.
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Les principaux enjeux géotechniques du Grand Paris
Maîtrise d’ouvrage
Recueil des données d’entréeTravaux de sondages
Assistant à Maîtrise d’Ouvrage Géotechnique
Marché travaux: investigations géotechniques au sens de la norme NF P 94-500:
Fourniture des résultats factuels des sondages et essais entrepris dans le cadre du projet Grand Paris.
• Définir et superviser les investigations géotechniques,
• Interpréter et établir les missions G1 et G2,
• Accompagner le Maître d’Ouvrage dans ses discussions avec le Maître d’Œuvre.
Maîtrise d’œuvre
Conception
• Appropriation des données d’entrée,
• Analyse et interprétation propre,
• Réalisation des missions géotechniques G1 et G2 propres,
• Détermination du système d’auscultation.
Les grands axes de conception: géologie, hydrogéologie et géotechnique
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Les principaux enjeux géotechniques du Grand Paris
Les grands axes de conception: géologie, hydrogéologie et géotechnique
Maîtrise d’ouvrage
- Experts internes,
- Conducteur d’opération
- AMO spécialisé (géotechnique).
Maîtrise d’œuvre
COMITE DE MAITRISE DES RISQUES INDEPENDANT
Double regard
Expertise
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Risque carrières
Risque nappes
Risque dissolution gypseRisque retrait-gonflement des argiles
Les principaux enjeux géotechniques du Grand Paris
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Présentation du tronçon T3
Tronçon T3 (Ligne 15 Sud Ouest) Pont de Sèvres – Villejuif Louis Aragon
• 8 gares• 12,5 km de tunnel
Limite T3/T2
Limite T3/T4
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Les intervenants
Tronçon T3 Pont de Sèvres – Villejuif Louis Aragon Les intervenants :
• Maitrise d’Ouvrage :
• Maitrise d’Œuvre : groupement
• Maitrise d’Œuvre Géotechnique :
• AMO Géotechnique AVP : Arcadis
• AMO Géotechnique PRO / Travaux :
• AMO Général :
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Contexte géologique
Contexte géologique du Tronçon T3
4 unités géologiques :1. Vallée de la Seine (3,2 km)2. Plateau de Vanves / Clamart /
Arcueil (6,4 km)3. Vallée de la Bièvre (0,4 km)4. Plateau de Villejuif (2,5 km)
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Les reconnaissances sur le tronçon T3
Les reconnaissances géotechniques pour le T3 :
3 Phases :
• G11 avant lancement de l’AVP (programme AMO géotech)
• G12 en phase AVPa (AMO géotech + MOE)
• G2 en phases AVPb et PRO (programme MOE)
Type G11 G12 G2 Total
SC 45 112 24 181
SP 32 88 36 156
FD 8 51 37 96
CP 14 4 18
Total 85 265 101 451
Au total : 451 points de reconnaissance
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Secteur Vallée de la Seine
Vallée de la Seine
• Vue en plan du tracé & profil en long géologique :
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Secteur Vallée de la Seine
Vallée de la Seine
• Problématique majeure: caractérisation de la Craie Campanienne
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Secteur Vallée de la Seine
Vallée de la Seine
• Caractérisation de la Craie Campanienne : difficultés d’échantillonnage et d’identification
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Secteur Vallée de la Seine
Vallée de la Seine• Caractérisation de la Craie Campanienne Les données exploitées :• Pressiomètres / CPT / Paramètres de foration• Pompages et micro-moulinet Le modèle retenu :
Les incertitudes restantes :
- Perméabilité en grand- Présence de silex - Caractéristiques de résistance et de cisaillement- Efficacité des traitements de terrain
Puits de reconnaissance de Boulogne
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Puits de Boulogne
Puits d’essai de Boulogne :=> Futur ouvrage annexe de la ligne 15=> Démarrage des travaux à l’été 2015
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Puits de Boulogne
Puits d’essai de Boulogne :⇒ Essais de traitement de la Craie (jet-grouting & injection)⇒ Essais mécaniques in situ sur les différents faciès⇒ …
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Plateau de Vanves : Les carrières de Calcaire Grossier
• Plateau Vanves Clamart
Passage du tunnel sous carrières
Gestion des risquesInfluence sur les méthodes constructives
Anciennes carrières recenséesZone submersibleNappes aquifèresPONT DE
SEVRES ISSY RER
FORT D’ISSY-VANVES-CLAMART
CHATILLON-MONTROUGE
BAGNEUX M4
ARCUEIL-CACHAN
VILLEJUIF IGR
6 km de linéaire concernés par les carrières
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Les carrières
Les carrières de Calcaire Grossier
Types d’exploitation • À ciel ouvert : ces carrières sont aujourd’hui remblayées• En souterrain, exploitation par « hagues et bourrages » : carrières
remblayées au fur et à mesure de l’exploitation ; des galeries sont néanmoins conservées pour l’accès au front de taille et l’évacuation du CG
Carrières souterraines exploitées par « hagues et bourrages »
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Les carrières
Les carrières de Calcaire Grossier
Confortement des carrières souterraines• Confortements à pied d’œuvre par édification de piliers maçonnés :
méthode « historique », principalement mise en œuvre au droit des bâtis construits en zone de carrières souterraines
• Comblement des carrières par injection depuis la surface : méthode plus récente qui est privilégiée aujourd’hui pour la mise en sécurité des cavités souterraines
Piliers maçonnés sur une carte de l’IGC et en galerie
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Les carrières
Plateau Vanves Clamart : Les carrières
Démarche d’analyse : • Etudes détaillées des cartes de l’IGC • Prise en compte de tous les PS* (profondeur et hauteur de la
carrière) et PS** (avec coupe détaillée) Prise en compte de tous les fontis (f, fr, f,fr)
• Echanges avec l’IGC• Réinterprétation des sondages carottés et destructifs
Discussion autour des traitements proposés Validation des galeries à conserver / renforcer / des accès
à reconstruire
Constat :• Difficulté d’interprétation des logs de sondages• Mise en évidence de carrières dans des « zones blanches »
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Les carrières
Plateau Vanves Clamart : Les carrières / principe de confortement
Construction nouveau PL :• Distinction des différents
niveaux par jeu de couleur• Dessin au ratio 1 avec position :
Des PS* et PS**, f et F Des galeries vides Des bourrages Des piliers et murs
maçonnés Des zones déjà injectées
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Les carrières
Calculs 3D pour évaluer l’incidence du creusement du tunnel sur les carrières et l’effet des traitements
Cuvettes de tassement
1ère
file
2ème
file
3ème
file
4ème
file
5ème
file
6ème
file
7ème
file
PiliersUz
Ux
i = 41,7 m; p =0,3 ‰
i = 30,3 m; p=0,6 ‰
i = 30,9 m; p=0,5 ‰
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Comportement des Argiles Plastiques
Deuxième problématique : Les Argiles PlastiquesLinéaire important de tunnel excavé dans les Argiles Plastiques (essentiellement en front mixte avec Calcaire Grossier en voûte)
Caractéristiques mécaniques :Em = 45 à 80 MPa (60 MPa moyen)Pl = 1,5 à 3 MPa (2,3 MPa moyen)Cu = 80 à 150 kPaIP = 24 à 50Wl = 70 %Teneur en eau : 27 %
Argile très Plastique
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Comportement des Argiles Plastiques
Evaluation des déformations (pleine section en AP)
• Première approche (analytique, calcul EF 2D ) : forte déformation, en tunnel et en surface, plastification (jusqu’à 10 cm avec valeur basse de cohésion)
• Influence importante de la pression de confinement du tunnelier
-202468
1012141618202224262830323436384042444648505254565860
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Coupe L - Tassement uy (mm)
Taux de déconfinementInjection 300 kPa
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Comportement des Argiles Plastiques
Evaluation des déformations• Nécessité de calcul en 3D (Ns > 6, en dehors des applications
usuelles des abaques et méthodes de détermination du taux de déconfinement)
Contraintes principales - Profil en long : effet de voute
Modèle 3D
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Comportement des Argiles Plastiques
Evaluation des déformations
• Correction de la pression dans modèle 2D pour prendre en compte les effets de voûtes longitudinaux, qui sont négligés en 2D
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Prise en compte des contraintes géotechniques vis-à-vis du tracé
Plateau Vanves Clamart : choix du tracé vis-à-vis des contraintes Argiles Plastiques et Carrières :
Choix de ne pas traverser les carrières et de se placer systématiquement sous le dernier niveau de carrière à ½ diamètre minimum,
Deux alternatives :
Soit approfondissement du tracé : on s’éloigne du plancher des carrières mais section plus importante excavée dans les Argiles Plastiques avec contraintes géostatiques fortes : augmentation des déformations au niveau du tunnel, cuvette plus large
Ou remonter le tracé en se rapprochant des carrières : risque plus important de vibrations, tassement du même ordre de grandeur en pied de carrière mais cuvette plus étroite
A ce stade : compromis avec un front mixte AP/CG (voûte dans les CG)
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Puits d’Arcueil Cachan
Réalisation d’un puits et galerie d’essai au droit de la gare Arcueil Cachan
Objectifs :
Préciser la géologie au droit de la gare (présence de carrières souterraines et de carrières à ciel ouvert remblayées, qualité du calcaire en place)
Faisabilité du jet grouting dans les Argiles Plastiques
Comportement des Argiles Plastiques
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Puits d’Arcueil Cachan
Puits de 30 m de profondeur, 4 m de diamètre avec colonnes de jet sécantesGalerie de 15 ml 3 colonnes de jet de convenance (1 à l’axe du puits et 2interceptant la galerie)Sondages et auscultation
Puits de Cachan
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Puits de Cachan
Puits de Cachan
Plusieurs sondages indiquaient la présence de remblais de carrière
Levés géologiques (exemple)• Passe 6-7 (5.6 – 7.8) : C’est bien du calcaire (mais très dégradé) :
continuité des bancs visibles
1
23
45 6 7
8
12
3456
7
9b
8
a
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Puits d’Arcueil Cachan
Puits de Cachan : reprise du profil en long
• stratigraphie
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Puits d’Arcueil Cachan
Faisabilité du Jet grouting dans les Argiles
Diamètre de la colonnede convenance du puits (objectif : 80 cm)
0
5
10
15
20
25
30
0 0.5 1 1.5 2
Prof
onde
ur (m
)
Diamètre colonne CA (m)
min
max
CG
AP
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Puits d’Arcueil Cachan
Essais in Situ
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Puits d’Arcueil Cachan
Puits de Cachan
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Puits d’Arcueil Cachan
Puits de Cachan
• Reste à réaliser : creusement d’une galerie sur 15 m de longueur dans les Argiles Plastiques
• 2 colonnes de jet interceptant la galerie
• Essais au vérins à plaques rigides dans les Argiles Plastiques
• Mesures de déformations (convergences, extensomètre, extrusomètre) : retro-analyse pour recaler les paramètres
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Conclusion
Conclusion
Tronçon Pont de Sèvres – Villejuif : tronçon complexe avec de véritables enjeux géotechniques (nappe, carrières, Argiles Plastiques) ayant un impact sur le choix du tracé
Des campagnes de reconnaissances d’ampleur, adaptées au contexte et aux difficultés du projet
Deux puits d’essais dont le premier est déjà riche d’enseignements
Un planning d’étude très tendu nécessitant des approches fines dès l’AVP pour permettre de prendre les bonnes décisions de conception